有源濾波器發(fā)展

1、DSP數(shù)字信號(hào)處理器傳統(tǒng)的有源濾波器采用模擬控制系統(tǒng)，電路復(fù)雜成本高且控制性能也不佳，為了改善有源濾波器的控制性能，有人開始使用單片機(jī)數(shù)字化對(duì)有源濾波器進(jìn)行控制。高速DSP(數(shù)字信號(hào)處理器)的出現(xiàn)使采用數(shù)字方法實(shí)時(shí)計(jì)算諧波和無功功率成為現(xiàn)實(shí)。非線性負(fù)載的電壓信息經(jīng)A/D采樣后送入DSP進(jìn)行處理，得出指令電壓信號(hào)。接下來步驟在具體實(shí)現(xiàn)上有兩大趨勢:一種是模擬方法，將DSP計(jì)算出的指令電壓通過D/A送給外部的電壓跟蹤控制電路，由電壓跟蹤控制電路來產(chǎn)生開關(guān)PWM信號(hào);另一種是在DSP中實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制算法，通過I/O口或PWM口直接發(fā)出開關(guān)控制信號(hào)。各次諧波電壓的計(jì)算由軟件的方法實(shí)現(xiàn)，這就很好地解決了模

2、擬方法由于元件老化和溫漂等因素帶來的問題，抗干擾能力大大增強(qiáng)。運(yùn)用DSP有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)運(yùn)算速度快:由于通常的DSP都具有20MIPS以上的指令執(zhí)行速度，同時(shí)可以在較短的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制算法；(2)編程方便:DSP系統(tǒng)的可編程芯片可使設(shè)計(jì)人員在開發(fā)過程中靈活方便地對(duì)軟件進(jìn)行修改和升級(jí)；(3)穩(wěn)定性及可重復(fù)性好:DSP系統(tǒng)以數(shù)字處理為基礎(chǔ)，受環(huán)境溫度及噪聲的影響較小，可靠性高，便于測試、調(diào)試和大規(guī)模生產(chǎn)；(4)精度高:16位的數(shù)字系統(tǒng)就可以達(dá)到的精度；(5)集成方便:DSP系統(tǒng)中的數(shù)字部件是標(biāo)準(zhǔn)化器件，便于大規(guī)模集成。隨著DSP芯片的快速發(fā)展、性價(jià)比的提高，采用DSP數(shù)字化控制成為現(xiàn)有源電

3、力濾波的一個(gè)趨勢。它可以滿足有源電力濾波器對(duì)諧波檢測的實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性的要求，易于集成和整個(gè)系統(tǒng)的簡化，能夠保證穩(wěn)定性和可重復(fù)性，降低成本和提高可靠性。電力有源電力濾波器系統(tǒng)控制器為DSP，但是該控制器一般只能流水處理事件，不能并發(fā)地處理事件。尤其是在較高開關(guān)頻率下的PWM脈沖信號(hào)的分配，如果采用流水線處理方式，可能會(huì)導(dǎo)致某些觸發(fā)信號(hào)的丟失，因此常采用DSPFPGA的控制電路。時(shí)域補(bǔ)償原理的有源電力濾波器(APF)前許多國家正在研制利用時(shí)域補(bǔ)償原理的有源電力濾波器(APF)，它能做到適時(shí)補(bǔ)償，且不增加電網(wǎng)的容性元件，是一種最先進(jìn)、最有效、最有前途的諧波抑制的方法。APF系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)圖本設(shè)計(jì)的有源

4、濾波器直接對(duì)直流側(cè)電容電壓控制，避開了傳統(tǒng)的檢測有功和無功電流分量的繁瑣過程，使得諧波檢測的過程十分簡單，從而有利于降低有源濾波器的控制成本，大大提高相應(yīng)速度。電壓控制環(huán)所采用的周期離散控制計(jì)算簡單，響應(yīng)迅速，維持直流側(cè)電壓穩(wěn)定的同時(shí)，得到負(fù)荷基波有功電流參考值。 該控制方法能消除負(fù)荷電流突變和電網(wǎng)電壓畸變的影響。電流環(huán)采用的平均電流補(bǔ)償控制策略能快速跟蹤參考電流指令信號(hào)，同時(shí)適應(yīng)周期性負(fù)荷和突變負(fù)荷。所采用的新型工頻數(shù)字鎖項(xiàng)環(huán)，抗干擾性強(qiáng)，跟蹤速度快，解決了硬件鎖相環(huán)工作不穩(wěn)定的問題。智能搜索PI參數(shù)的方法目前的電力有源濾波器一般采用雙閉環(huán)反饋控制，其中的PI參數(shù)的設(shè)計(jì)一直是影響系統(tǒng)運(yùn)行的可

5、靠性、精確性的關(guān)鍵技術(shù)?，F(xiàn)在提出一種基于強(qiáng)化學(xué)習(xí)算法的PI參數(shù)智能搜索方法，同步對(duì)電力有源濾波器的電流環(huán)和電壓環(huán)分別進(jìn)行了PI參數(shù)校正。該方法通過電力有源濾波器模型自身的學(xué)習(xí)能力，參照預(yù)設(shè)的學(xué)習(xí)規(guī)則，自主調(diào)節(jié)PI參數(shù)，通過仿真證明該方法得到的PI參數(shù)可以改善電力有源濾波器的電壓超調(diào)，減小動(dòng)態(tài)過程中電流沖擊，從而提高裝置的可靠性和提高容量利用率。研究采用強(qiáng)化學(xué)習(xí)算法的PI參數(shù)搜索方法，該方法根據(jù)PI參數(shù)控制的實(shí)際性能，按已定的模糊調(diào)節(jié)律進(jìn)行PI參數(shù)搜索，逐步優(yōu)化。根據(jù)仿真的結(jié)果，表明了強(qiáng)化學(xué)習(xí)算法獲取PI參數(shù)的方式是可行的，而且相比前一種算法更進(jìn)一步提高系統(tǒng)可靠性、降低了器件容量的浪費(fèi)。與傳統(tǒng)P

6、I算法對(duì)比，電力有源濾波器模型利用該智能搜索算法，可以自動(dòng)實(shí)現(xiàn)參數(shù)優(yōu)化，減小系統(tǒng)的電壓超調(diào)和電流沖擊，從而提高了系統(tǒng)的可靠性，減少了開關(guān)器件容量的浪費(fèi)。這種強(qiáng)化學(xué)習(xí)算法，智能主體作為學(xué)習(xí)系統(tǒng)，獲取外部環(huán)境的當(dāng)前狀態(tài)信息，對(duì)環(huán)境采取試探行為，并以指標(biāo)的方式獲取環(huán)境反饋的對(duì)此動(dòng)作的評(píng)價(jià)，通過新的評(píng)價(jià)，智能主體又用新的行為作用環(huán)境狀態(tài)。如果智能體的某動(dòng)作導(dǎo)致環(huán)境正的獎(jiǎng)賞(立即報(bào)酬)，那么智能體以后產(chǎn)生這個(gè)動(dòng)作的趨勢便會(huì)加強(qiáng)；反之，智能體產(chǎn)生這個(gè)動(dòng)作的趨勢將減弱。在學(xué)習(xí)系統(tǒng)的控制行為與環(huán)境反饋的狀態(tài)及評(píng)價(jià)的反復(fù)的交互作用中，以學(xué)習(xí)的方式不斷修改從狀態(tài)到動(dòng)作的映射策略，以達(dá)到優(yōu)化系統(tǒng)性能目的。調(diào)整電壓、電流狀態(tài)作為學(xué)習(xí)過程